PEMBENTUKAN DISAKARIDA DAN POLISAKARIDA

Disakarida

Disakarida adalah senyawa karbohidrat yang terbentuk ketika dua monosakarida mengalami reaksi kondensasi yang melibatkan terlepasnya suatu molekul kecil, seperti air, dari bagian gugus fungsi saja. Seperti monosakarida, disakarida membentuk larutan dalam air. Senyawa disakarida paling umum adalah sukrosa dan maltosa.

Perhatikan contoh berikut.

Berdasarkan reaksi di atas, dapat kita ketahui bahwa rumus umum disakarida adalah C₁₂H₂₂O₁₂. Contoh disakarida yang penting adalah laktosa yang terbentuk dari glukosa dan galaktosa; sukrosa, yang terbentuk dari glukosa dan fruktosa; dan maltosa yang terbentuk dari glukosa dan glukosa. 

Klasifikasi

Ada dua tipe disakarida yang berbeda, yaitu: disakarida yang mereduksi, di mana satu monosakarida, gula reduksi, masih memiliki unit hemiasetal bebas; dan disakarida non-reduksi, di mana komponen-komponen yang berikatan melalui rantai asetal antara pusat-pusat anomer mereka dan tidak satu pun monosakarida memiliki unit hemiasetal bebas. Sellobiosa dan maltosa merupakan contoh dari disakarida reduksi. Sukrosa dan trehalosa adalah contoh-contoh disakarida non-reduksi.

Pembentukan

Disakarida terbentuk ketika dua monosakarida bergabung bersama dan satu molekul air dihilangkan, proses ini dikenal sebagai reaksi dehidrasi. Misalnya, gula susu (laktosa) terbentuk dari glukosa dan galaktosa di mana gula dari gula tebu dan gula bit (sukrosa) terbentuk dari glukosa dan fruktosa. Maltosa, disakarida terkenal lainnya, terbentuk dari dua molekul glukosa. Dua monosakarida yang terbentuk melalui reaksi dehidrasi (juga disebut reaksi kondensasi) atau sintesis dehidrasi) yang menyebabkan hilangnya sebuah molekul air dan pembentuk satu ikatan glikosida.

Sifat-sifat

Ikatan glikosida dapat terbentuk antara setiap gugus hidroksil pada komponen monosakarida. Jadi, bahkan bila kedua komponen gula sama (misalnya, glukosa), berbeda kombinasi ikatannya (regiokimia) dan stereokimia (alfa- atau beta-) dihasilkan sebagai disakarida yang merupakan distereomer dengan sifat-sifat kimia dan fisika yang berbeda. Bergantung pada konstituen monosakaridanya, disakarida terkadang kristal, terkadang larut dalam air, dan terkadang terasa manis dan dan terasa tajam. Salah satu contoh reaksi pembentukan disakarida adalah sebagai berikut :

C₆H₁₂O₆ + C₆H₁₂O₆                          C₁₂H₂₂O₁₂ + H₂O

   (monosakarida)                                    (disakarida)

Dalam reaksi tersebut di atas terjadi pelepasan air. Beberapa jenis disakarida yang penting adalah laktosa, sukrosa, dan maltosa.

     1.     Laktosa

Laktosa adalah jenis disakarida yang merupakan gabungan dari dua unit monosakrida yang berbeda yaitu merupakan karbohidrat dari susu mamalia yang terdiri dari D-galaktosa dan D-glukosa (gambar 2). Dalam disakarida ini, ikatan glikosidik antara C-1 anomerik dari β-D-galaktosa dan C-4 non-anomerik dari D-glukosa merupakan β-(1,4).

Sintesis laktosa oleh laktosa sintetase, suatu dimer heterogenosa, merupakan contoh baru dari modifikasi spesifisitas katalitik oleh pembentukan dimer, (suatu bentuk perubahan alosterik konformasional). 

     2. Sukrosa

Sukrosa adalah disakarida yang dibentuk dari unit monosakarida yang berbeda yaitu antara satu molekul glukosa dan satu molekul fruktosa. Antara kedua unitmonosakarida tersebut diikat dengan ikatan α-1, β-2 glikosida. Sukrosa tidak mempunyai sifat reduksi. Sukrosa banyak ditemukan dalam tanaman. Sumber yang kaya sukrosa adalah tebu, bit, dan wortel. 

   

     3.     Maltosa

Maltosa adalah disakarida yang dibentuk dari dua unit monosakrida yang sama yaitu glukosa. Antar unit glukosa tersebut diikat dengan ikatan α-1,4 glikosida. Maltosa adalah gula reduksi dan larut dalam air. Maltosa jarang ditemukan dalam bentuk bebas di alam. Maltosa hanya ditemukan dari hasil degradasi pati oleh enzim atau hasil proses pengekstrasi sukrosa. Pada proses pembentukan ber dari kecambah barley (sejenis biji-bijian), terjadi proses degradasi pati menjadi maltosa oleh enzim amilase.

Polisakarida

Polisakarida adalah polimer yang tersusun dari ratusan hingga ribuan satuan monosakarida yang dihubungkan dengan ikatan glikosidik. Polisakarida adalah karbohidrat, sehingga tersusun hanya dari atom karbon (C), hidrogen (H), dan oksigen (O). Contoh polisakarida adalah pati, glikogen, agarosa, dan selulosa.  Polisakarida merupakan polimer molekul-molekul monosakarida yang dapat berantai lurus atau bercabang dan dapat dihidrolisis dengan enzim-enzim yang spesifik kerjanya. Hasil hidrolisis sebagian akan menghasilkan oligosakarida dan dapat dipakai untuk menentukan struktur molekul polisakarida.

Polisakarida dengan satuan monosakaridanya gula pentosa (C₅H₁₀O₅) maka polisakarida tersebut dikelompokkan sebagai pentosan (C₅H₈O₄)_x. Adapun jika satuan monosakaridanya adalah gula heksosa (C₆H₁₂O₆) maka polisakarida tersebut dikelompokkan sebagai heksosan (C₆H₁₀O₅)_x. Beberapa polisakarida mempunyai nama trivial yang berakhiran dengan -in misalnya kitin, dekstrin, dan pektin.

Berikut beberapa polisakarida yang penting:

    1.     Amilum (Pati)

          Pati termasuk polisakarida jenis heksosan. Pati merupakan homopolimer glukosa dengan ikatan α-glikosidik. Berbagai macam pati tidak sama sifatnya, tergantung dari panjang rantai C-nya, serta rantai molekulnya lurus atau bercabang. Pati terdiri dari dua fraksi yang dapat dipisahkan dengan air panas. Fraksi terlarut disebut amilosa dan fraksi tidak larut disebut amilopektin. Amilosa mempunyai struktur lurus dengan ikatan α-(1,4)-d-glukosa, sedang amilopektin mempunyai cabang dengan ikatan α-(1,4)-d-glukosa sebanyak 4–5 % dari berat total. Perhatikan struktur amilosa berikut.

Peranan perbandingan amilosa dan amilopektin terlihat pada serealia, contohnya pada beras. Semakin kecil kandungan amilosa atau semakin tinggi kandungan amilopektinnya, semakin lekat nasi tersebut. Beras ketan praktis tidak ada amilosanya (1 – 2%), sedang beras yang mengandung amilosa lebih besar dari 2% disebut beras biasa atau beras bukan ketan. Berdasarkan kandungan amilosanya, beras (nasi) dapat dibagi menjadi empat golongan yaitu (1) beras dengan kadar amilosa tinggi 25 – 33%; (2) beras dengan kadar amilosa menengah 20 – 25%; (3) beras dengan kadar amilosa rendah (9% – 20%); dan (4) beras dengan kadar amilosa sangat rendah (< 9%).

     2.     Selulosa

Selulosa merupakan serat-serat panjang yang bersama-sama hemiselulosa, pektin, dan protein membentuk struktur jaringan yang memperkuat dinding sel tanaman. Pada proses pematangan, penyimpanan, atau pengolahan, komponen selulosa dan hemiselulosa mengalami perubahan sehingga terjadi perubahan tekstur.

Perhatikan struktur selulosa berikut.

     3.     Hemiselulosa

Bila komponen-komponen pembentuk jaringan tanaman dianalisis dan dipisah-pisahkan, mula-mula lignin akan terpisah dan senyawa yang tinggal adalah hemiselulosa. Hemiselulosa terdiri dari selulosa dan senyawa lain yang larut dalam alkali. Dari hasil hidrolisis hemiselulosa, diperkirakan bahwa monomernya tidak sejenis (heteromer). Unit pembentuk hemiselulosa yang utama adalah d-xilosa, pentosa dan heksosa lain.

Perbedaan hemiselulosa dengan selulosa yaitu hemiselulosa mempunyai derajat polimerisasi rendah dan mudah larut dalam alkali tapi sukar larut dalam asam, sedangkan selulosa adalah sebaliknya. Hemiselulosa tidak mempunyai serat-serat yang panjang seperti selulosa, dan suhu bakarnya tidak setinggi selulosa.   

          

4. Pektin

 a) Senyawa Pektin

Pektin secara umum terdapat di dalam dinding sel primer tanaman, khususnya di sela-sela antara selulosa dan hemiselulosa. Senyawa-senyawa pektin juga berfungsi sebagai bahan perekat antara dinding sel yang satu dengan yang lain. Bagian antara dua dinding sel yang berdekatan tersebut disebut lamela tengah (midle lamella). Senyawa-senyawa pektin merupakan polimer dari asam d-galakturonat yang dihubungkan dengan ikatan β-(1,4)-glukosida. Asam galakturonat merupakan turunan dari galaktosa.

Pektin berfungsi dalam pembentukan jeli. Potensi pembentukan jeli dari pektin menjadi berkurang dalam buah yang terlalu matang. Selama proses pematangan terjadi proses dimetilasi pektin dan ini menguntungkan untuk pembuatan gel. Akan tetapi dimetilasi yang terlalu lanjut atau sempurna akan menghasilkan asam pektat yang menyebabkan pembentukan gel berkurang.

b) Gel Pektin

Pektin dapat membentuk gel dengan gula bila lebih dari 50% gugus karboksil telah termetilasi (derajat metilasi = 50). Adapun untuk pembentukan gel yang baik maka ester metil harus sebesar 8% dari berat pektin. Makin banyak ester metil, makin tinggi suhu pembentukan gel.

5) Glikogen

Glikogen merupakan “pati hewan” banyak terdapat pada hati dan otot, bersifat larut dalam air (pati nabati tidak larut dalam air). Jika bereaksi dengan iodin akan menghasilkan warna merah. Senyawa yang mirip dengan glikogen telah ditemukan dalam kapang, khamir, dan bakteri. Glikogen juga telah berhasil diisolasi dari benih jagung (sweet corn). Hal ini penting diketahui karena sejak lama orang berpendapat bahwa glikogen hanya terdapat pada hewan. Glikogen terdapat pula pada otot-otot hewan, manusia, dan ikan. Glikogen disimpan dalam hati hewan sebagai cadangan energi yang sewaktu-waktu dapat diubah menjadi glukosa. Glikogen dipecah menjadi glukosa dengan bantuan enzim yaitu fosforilase.

Referensi :

Sukmanawati, W. 2009. Kimia 3 : Untuk SMA/ MA Kelas XII. Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional, Jakarta, p. 266.

https://wawasanilmukimia.wordpress.com/2014/01/07/apa-itu-disakarida/

Permasalahan 

  1.  jelaskan perbedaan yang mendasar dari disakarida yang    mereduksi dengan disakarida non-reduksi!

   2. mengapa hemiselulosa mempunyai derajat polimerisasi rendah dan mudah larut dalam alkali tapi sukar larut dalam asam?

 3. Jelaskan mengapa disakarida itu   terkadang berbentuk kristal, terkadang larut dalam air, dan terkadang terasa manis dan terasa tajam?

   4.  Jelaskan mengapa sukrosa itu tidak memiliki sifat reduksi?

MONOSAKARIDA DAN PENENTUAN STEREOKIMIA

Karbohidrat

Karbohidrat merupakan senyawa yang terbentuk dari molekul karbon, energi dan oksigen. Sebagai salah satu jenis zat gizi, fungsi utama karbohidrat adalah penghasil energi di dalam tubuh.  Karbohidarat berasal dari kata hidratkarbon yang berarti senyawa antara karbon dan air sehingga dehidrasi sukrosa (C12H22O11) oleh asam sulfat menghasilkan karbon. Sebagian besar karbohidrat memiliki rumus empiris CH2O, misalnya glukosa (C6H12O6). Senyawa ini diduga“hidratdarikarbon” yang artinya senyawa antara karbon danair sehingga disebut karbohidrat. Berdasarkan hidrolisisnya, karbohidrat digolongkan menjadi monosakarida, disakarida, danpolisakarida.

Monosakarida

Monosakarida merupakan jenis karbohidrat sederhana yang terdiri dari 1 gugus cincin. Contoh dari monosakarida yang banyak terdapat di dalam sel tubuh manusia adalah glukosa, fruktosa dan galaktosa. Monosakarida terdiri atas 3-6 atom C dan zat ini tidak dapat lagi dihidrolisis oleh larutan asam dalam air menjadi karbohidrat yang lebih sederhana. tidak dapat dihidrolisis ke bentuk yang lebih sederhana.  Tata nama monosakarida tergantung dari gugus fungsional yang dimilikinya dan letak gugus hidroksilnya. Perbedaan dalam susunan atom inilah yang menyebabkan perbedaan dalam tingkat kemanisan, daya larut, dan sifàt lain monosakarida.

PENGGOLONGAN KARBOHIDRAT

Ø Berdasarkan jumlah atom C pada monosakarida

Monosakarida dapat dikelompokan menjadi beberapa golongan berdasarkan jumlah atom C yang terdapat di dalamnya. Yaitu sebagai berikut:

1. Triosa

Triosa adalah monosakarida yang mengandung 3 atom C. Triosa dibedakan menjadi:

   1). aldotriosa yaitu triosa yang mengandung gudus aldehid,           misalnya  gliseraldehid; dan
    2). ketotriosa yaitu triosa yang mengandung gugus keton.

   Triosa merupakan pecahan dari heksosa, memainkan peran penting pada metabolisme otot, dan dijumpai pada sel tumbuhan dan sel hewan.

2. Tetrosa

Tetrosa adalah monosakarida yang mengandung 4 atom C. Tetrosa dibedakan menjadi:

1). aldotetrosa yaitu tetrosa yang mengandung gudus aldehid, misalnya D-eritrosa dan D-treosa; dan 
2). ketotetrosa (tetrosa yang mengandung gugus keton), misalnya D-eritrulosa.

3. Pentosa

Pentosa adalah monosakarida yang mengandung 5 atom C. Pentosa dibedakan menjadi dua yaitu:

1). aldopentosa : pentosa yang mengandung gudus aldehid, misalnya ribosa, deoksiribosa, arabinosa, lixosa, dan xilosa; dan
2). ketopentosa : pentosa yang mengandung gugus keton, misalnya xilulosa.

4. Heksosa

Heksosa adalah monosakarida yang mengandung 6 atom C. Heksosa dibedakan menjadi:

1) aldoheksosa (heksosa yang mengandung gudus aldehid), misalnya glukosa, galaktosa, dan manosa; Glukosa adalah jenis monosakarida yang paling banyak terdapat di alam. Glukosa umumnya dijumpai dalam buah-buahan yang masak (terutama anggur dan kurma) dan madu lebah. Glukosa terdapat juga dalam darah manusia, sehingga sering disebut gula darah. Galaktosa di alam selalu terikat dengan molekul, dibutuhkan tubuh untuk mensintesis laktosa dalam kelenjar susu, dan merupakan komponen penting pada glikolipida yang terdapat di dalam otak dan di selaput mielin syaraf. Manosa sebagian terdapat bebas di alam dan sebagaian lagi terikat pada tumbuhan dan pada organisme hewan terdapat sebagai bagian dari glikoproteida dan  biasanya sebagai substansi golongan darah.

2) ketoheksosa (heksosa yang mengandung gugus keton), misalnya fruktosa.
Fruktosa merupakan gula yang paling manis (rasa manisnya kurang lebih dua kali rasa manis glukosa), bersama-sama dengan glukosa merupakan komponen utama dari madu, dan dapat dibuat dengan menghidrolisis sakarosa (gula tebu) atau inulin.

Ø Berdasarkan gugus fungsional yang dikandungnya

1. Aldosa, yaitu monosakarida yang mengandung gugus             aldehid.                                            

     Contoh : Gliseraldehid

2. Ketosa, yaitu monosakarida yang mengandung gugus keton

          Contoh: Dihidroksiaseton

Aldosa dan ketosa merupakan monosakarida (gula sederhana) yang dibedakan berdasarkan gugus yang dimilikinya. Suatu monosakarida dikatakan aldosa apabila memiliki gugus aldehida, dan dikatakan ketosa apabila memiliki gugus keton. Aldehida dan keton sama-sama terdiri atas ikatan rangkap C=O. Pada aldehida ikatan C=O memiliki satu atom hidrogen yang terikat padanya, sedangkan keton ikatan C=O memiliki dua gugus hidrokarbon (C-H-O) yang terikat padanya.

Sifat-Sifat monosakarida

 1). semua monosakarida zat padat putih, mudah larut dalam air.

 2). larutannya bersifat optis aktif.

 3). larutan monosakarida yg baru dibuat mengalami perubahan sudut putaran disebut mutarrotasi.

 4). semua monosakarida merupakan reduktor sehingga disebut gula pereduksi.

 5). umumnya disakarida memperlihatkan mutarrotasi, tetapi       polisakarida tidak.

Stereokimia Monosakarida

Struktur glukosa atau karbohidrat yang lain dapat digambarkan dalam tiga bentuk stereokimia:

a) Proyeksi Fischer (rantai lurus/linier)

Pada rumus fisher, rantai karbon digambarkan secara vertikal (tegak) atau struktur alifatik dengan gugus aldehid atau keton berada dipuncak rumus.

b) Struktur Haworth (siklik/cincin sederhana)
   Rantai karbon digambar dengan struktur lingkar karena antara  -CHO dengan –OH membentuk hemiasetal siklik ikatan antara gugus karbonil dengan atom C asimetris yang mempunyai nomor terbesar.

c) konformasi kursi

Permasalahan

1. Salah satu sifat dari monosakarida yaitu "semua monosakarida zat padat putih, mudah larut dalam air" Mengapa hal itu bisa terjadi? 

2. Mengapa monosakarida itu tidak dapat lagi dihidrolisis oleh larutan asam dalam air menjadi karbohidrat yang lebih sederhana?

3. apakah ada hubungan antara proyeksi fischer dengan Struktur      Haworth? Jika ada jelaskan secara rinci hubungan dari stereokimia proyeksi fischer dengan struktur haworth!

   

        

CONTOH REAKSI ELIMINASI

Reaksi Eliminasi 

    Pada reaksi eliminasi terjadi perubahan ikatan, ikatan tunggal menjadi ikatan rangkap.Eliminasi merupakan reaksi yang mengubah jumlah subtituent dalam atom karbon, dan membentuk ikatan kovalen. Pada reaksi ini, dua atom atau gugus yang masing-masing terikat pada dua buah atom C yang letaknya berdampingan dilepaskan oleh suatu pereaksi sehingga menghasilkan ikatan rangkap. Reaksi ini hanya dapat berlangsung bila ada zat yang menarik molekul yang akan di eliminasi. Reaksi eliminasi digunakan untuk membuat senyawa-senyawa alkena dan alkuna.

contoh reaksi eliminasi

Dimana pada contoh reaksi eliminasi ini yaitu mengubah ikatannya menjadi lebih banyak (rangkap). seperti pada contoh 1,2 Dikloro-propana bereaksi dengan logam Zn. Disini Cl nya akan hilang dan otomatis akan menjadi ikatan rangap dua, dimana Cl-nya akan terikat dengan logam Zn sehingga menjadi n-Propena. 

PERMASALAHAN

1. Bagaiamana prinsip dasar dari reaksi eliminasi itu sendiri? jelaskan secara terperinci 

2. Apakah ada kaidah-kaidah tertentu dalam penggunaan reaksi eliminasi? Jelaskan 

3. Apakah reaksi eliminasi hanya dapat digunakan untuk membuat senyawa-senyawa alkena dan alkuna saja? jelaskan